Hydroxyl v kremennom skle
Hydroxyl rozpustený v kremennom skle je známy ako hydroxyl. Hydroxyl je hlavnou nečistotou v kremennom skle a hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi jeho obsah sú suroviny, procesy a výrobné metódy. Keďže obsah hydroxylových skupín v kremennom skle sa mení, mení sa aj výkon skla. Zvýšenie obsahu hydroxylových skupín vedie k zníženiu viskozity, hustoty a indexu lomu a k zvýšeniu koeficientu absorpcie a expanzie infračerveného žiarenia.
Dehydroxylácia
Na základe správania hydroxylu v kremennom skle ho možno rozdeliť do dvoch kategórií: kremenné sklo vyrábané v oxidačnej atmosfére a kremenné sklo tavené v redukčnej atmosfére. Hydroxylová skupina v prvom prípade je ťažké odstrániť zahrievaním, zatiaľ čo v druhom prípade je jeho odstránenie jednoduchšie.
Kremenné sklo vyrábané v oxidačnej atmosfére zahŕňa:
- Syntetické kremenné sklo: Chlorid kremičitý sa tepelne rozkladá v vodíkovo-kyslíkovom plameni s obsahom hydroxylových skupín okolo 1000-2000 ppm.
- Kremenné sklo rafinované plynom: Kremenný prášok roztavený vo vodíkovo-kyslíkovom plameni s obsahom hydroxylových skupín 100-200 ppm.
- Plazmové kremenné sklo: Kremenný prášok roztavený v plazmovom plameni s obsahom hydroxylových skupín 20-30 ppm.
- Tavený kremeň: Kremenný prášok roztavený vo vzduchovej atmosfére s obsahom hydroxylových skupín 300-500 ppm.
Hydroxylové skupiny tohto typu kremenného skla je ťažké odstrániť tepelným spracovaním a viditeľne dehydroxyluje až pri teplote kryštalizácie pri teplote okolo 1350 stupňov Celzia.
Kremenné sklo roztavené v redukujúcej atmosfére:
Vo vodíkovej atmosfére je obsah hydroxylových skupín 100-200 ppm; zahrievanie nad 900 stupňov Celzia môže odstrániť väčšinu hydroxylu. V podmienkach hélia alebo vákua je obsah hydroxylových skupín veľmi nízky (pod 5 ppm).
Hydroxylová skupina v kremennom skle roztavenom vo vodíkovej atmosfére súvisí s nasledujúcimi faktormi:
- Súvisiace s vlastnosťami surovín
a. Rozpustená voda; b. kryštalická voda; c. Intersticiálna voda; b. povrchovo adsorbovaná voda; e. Inklúzie plyn-kvapalina;
2. Súvisí s obsahom a typom nečistôt v surovine
a. oxidy alkalických kovov; b. oxidy kovov alkalických zemín; c. oxidy vzácnych zemín;
3. Súvisiace so stavom topenia
teplota; čas; atmosféra;
4. Súvisiace s podmienkami dehydroxylácie
Prostredie, úroveň vákua; čas; teplota;
Pretavené kremenné sklo vyrobené v oxidačnej atmosfére vo vodíkovej atmosfére nevykazuje žiadnu zmenu v píku absorpcie hydroxylu pri 2,73 mikrónov; to naznačuje, že teplota topenia nie je príčinou rozdielu v dehydroxylačnom výkone medzi týmito dvoma typmi skla.
Práškové kremenné sklo roztavené v oxidačnej atmosfére (veľkosť častíc 0,2 – 0,05 mm) vykazuje po opätovnom roztavení vo vodíkovej atmosfére významnú zmenu hydroxylového píku pri 2,73 mikrónov, čo uľahčuje odstraňovanie hydroxylu a jeho vlastnosti sú podobné ako u kremeňa. sklo roztavené vo vodíkovej atmosfére. To ukazuje, že veľkosť častíc je dôležitým faktorom v rozdieloch v dehydroxylácii.
Nízkohydroxylový kremenný sklenený prášok opätovné roztavenie vo vodíkovej atmosfére zvyšuje hydroxyl z 3 ppm na 100 ppm, čo naznačuje, že vodíková atmosféra môže zvýšiť obsah hydroxylu v kremennom skle. Nízkohydroxylové kremenné sklenené bloky pretavené vo vodíkovej atmosfére nevykazujú prakticky žiadnu zmenu v obsahu hydroxylových skupín (3 ppm), čo naznačuje, že interakcia medzi vodíkom a kremenným sklom začína na povrchu (čas topenia približne 30 minút).
Metóda spektrálnej absorpcie pre výpočet hydroxylu:
Vzorec podľa GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1
- C: Obsah hydroxylu (C, ppm)
- T: Hrúbka (mm)
- Ta: Priepustnosť pri vlnovej dĺžke 2600 nanometrov
- Tb: Priepustnosť pri vlnovej dĺžke 2730 nanometrov
Vzorec čínskeho národného štandardu: C = 96,5/d * LG10(Ia/I) mm-1
- C: Obsah hydroxylu (ppm)
- d: hrúbka (cm)
- Ia: Vzdialenosť od základnej čiary 2730 nm po nulovú čiaru (mm)
- I: Vzdialenosť od piku absorpcie 2730 nm po nulovú čiaru (mm)
Na stránke Globálna kremenná trubica, špecializujeme sa na výrobu vysokokvalitných kremenné rúrky s presnou kontrolou obsahu hydroxylu na splnenie rôznych potrieb priemyslu. Ďalšie informácie o našich výrobkoch a možnostiach prispôsobenia nájdete na našej webovej stránke www.globalquartztube.com alebo kontaktuj nás prostredníctvom e-mailu na adrese contact@globalquartztube.com.
